有機化學實驗教學改革實踐

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摘要:對重慶工業職業技術學院的有機化學實驗教學進行了改革探索,創建了綠色、安全的實驗教學環境;優化整合了實驗教學內容,選擇更加貼近生活的實驗項目;改進教學模式和教學方法,創新開設系列合成實驗和微型化實驗,使實驗試劑和實驗產物多向共享.通過改革,激發了學生的學習興趣,提高了學生的實驗實訓技能,更好地培養了學生獨立分析問題、解決問題的能力.

關鍵詞:職業教育;有機化學實驗;教學改革

在以就業為導向、培養高端技能型人才的我國高等職業教育中,實驗實訓教學是舉足輕重的實踐性環節.有機化學實驗是化學制藥技術類高等職業教育的重要專業實踐課程,在培養高端技能型人才中具有不可替代的作用.然而,筆者在有機化學實驗教學實踐中發現,當前高等職業教育下的有機化學實驗教學存在不少問題[1].為更好地實現高端技能型人才的培養目標,滿足社會對制藥類專業技能型人才的迫切需求,對于職業教育下有機化學實驗教學進行改革是非常必要的.

1有機化學實驗教學中存在的問題

1．1有機實驗污染較重,學生興趣不大

有機化學實驗室中的有機溶劑種類繁多,很多物質易揮發、味道難聞且毒性大,三廢問題嚴重[2].很多學生認為有機化學實驗有毒有害,于是產生消極抵觸情緒,對實驗不感興趣.因此,在上有機化學實驗課時,容易出現學生離崗、難于管理的情況.

1．2教學模式陳舊,學生依賴性強

按照傳統教學模式,學生需提前預習實驗內容,教師在課堂上詳細講解并清楚寫出實驗的具體操作步驟,學生按部就班地進行實驗操作.在整個實驗過程中,學生過分依賴教材和講義,邊看講義、邊做實驗[3G4],實驗過程中遇到問題也全由教師解答,學生僅僅是被動參與.這種教學模式大大降低了學生對實驗的觀察和思考,難以培養學生分析問題、解決問題的能力.少數學生到學期末甚至都不能理解為什么要做實驗,也沒有從有機化學實驗中學到知識和技能.

1．3內容陳舊,驗證性實驗吸引力不強

在有機化學實驗教學中,大多數實驗是在以往教學實踐中形成的經典實驗,內容主要包括基本操作、化合物物理常數測定、官能團鑒別、簡單物質制備等,實驗中制備的化合物單一,因而主要配合理論教學中某些官能團轉換實驗和驗證性實驗[5],實用性不強且遠離生活,不利于激發學生的實驗興趣,驗證性實驗過多也不利于學生的思維能力和創新能力的發揮.

1．4實驗產品無去處

在傳統的有機化學實驗教學中,實驗的選取多是配合理論教學的需要,大多數實驗產物對于學生來說比較陌生.目前,實驗產物制備后的用途基本限于對化合物基本物性參數的測試(如熔點測定),而實驗產物本身基本無后續的應用,只能作為廢棄物處理或者存放在實驗室[6].如此,不但浪費試劑,而且易造成環境污染,學生也常質疑合成制備實驗的意義,對實驗成果沒有認同感.

1．5實驗排課方式使學時受限,影響教學效果

我校實行實驗課程單獨開設,但是開課時間相對固定,一般安排每周1次,每次實驗課3~4學時,要完成一個完整的實驗項目.而實際上,課程內容中涉及到的部分實驗操作,如柱層析及結晶、重結晶等實驗耗時較長,一般在一次實驗課的時間內難以完成.因此,在實驗教學實踐中,很多實驗因時間限制并不能完整地做完,從而影響了教學效果[7].

2有機化學實驗教學改革措施

2．1深入分析學情,創造綠色安全的實驗環境

有機化學實驗用到的有機溶劑種類較多,揮發的有機溶劑會產生刺激性氣味,有些還有毒性,讓人感到不適,這是不爭的事實.產生這些氣體的原因主要為:(1)較多的試劑長期存放于實驗場室內,揮發試劑又不能及時排出,使污染加重;(2)試劑使用量過大,整個實驗室環境變差.對此,我們采用以下辦法解決:(1)將實驗試劑(特別是揮發性溶劑)放在庫房,需要時按需領取,實驗室內不能有過多的試劑留存;(2)在滿足教學內容和技能訓練要求的前提下,盡量選擇刺激性、毒性相對較小的試劑完成實驗項目,既完成了教學實驗,也減少了污染;(3)將實驗微型化[8G9],大大減少實驗試劑的用量和污染,而且微型化實驗對實驗操作要求更高,更能鍛煉學生的動手能力,可以一舉兩得.通過這些措施,減少了學生對有機化學實驗的消極情緒,提高了他們的學習興趣.

2．2改變教學模式,把課堂還給學生

在傳統的實驗教學模式中,教師是主角,而學生是配角.在現代教育理念下,應該激發學生的學習主動性,把課堂還給學生,教師的作用更多的應該是點撥、指導,而不是條分縷析地滿堂灌[10G11].在有機化學實驗教學中更是如此.我們要求學生在實驗課前充分預習,在課堂上隨時提問考核;在實際操作課上,教師在關鍵知識與操作中給予點撥,并充分調動學生的積極性,引導學生觀察、分析實驗現象.學生在實驗中遇到疑惑、困難時,教師及時引導學生去思考為什么,鼓勵學生與教師討論,培養學生獨立分析、解決問題能力.這樣既有利于學生掌握操作技能,又能激發學生的學習興趣,加深對理論知識的理解,提高學習質量.

2．3構建實驗內容新體系

實驗內容的選擇是有機化學實驗教學改革的重點.由于職業教育的學制短,有機化學實驗課程承擔了較多的技能培訓任務,在實驗內容的選取時需要考慮學生的興趣、專業技能的鍛煉等.我們將實驗教學內容分成了幾大板塊,主要是:(1)有機化學實驗基本操作知識(包括玻璃工操作以及化合物物性參數測定,例如熔點、沸點測定);(2)化合物化學性質及鑒定實驗;(3)化合物合成制備;(4)天然有機化合物的分離制備.在以往的實驗教學中,基本實驗操作、性質實驗以及合成實驗多是分別開設,特別對基本操作和性質實驗,學生多感到枯燥無趣.對此,我們對實驗內容進行了重新整合.(1)將基本操作實驗、性質驗證實驗和鑒別實驗融合到合成實驗中,不再單獨開設基本操作實驗、性質驗證實驗及鑒別實驗,提高了學生學習興趣.(2)選擇更加貼近生活的實驗項目,如菠菜中葉綠素的提取分離、茶葉中咖啡因的提取分離、肥皂的制備、黃連中黃連素的制備、阿司匹林的制備、解熱鎮痛藥對乙酰氨基酚的制備等,展示了有機化學實驗與日常生活和國民經濟的密切聯系[12],提高了學生的學習興趣,并認同所學知識的價值.(3)開設系列化實驗[13],即多步反應實驗,使前一次實驗的產物用作后一次實驗的原料.例如,我校開設了局部麻醉藥苯佐卡因的制備實驗,從對硝基甲苯開始,逐步轉化為對硝基苯甲酸、對硝基苯甲酸乙酯、對氨基苯甲酸乙酯,組成系列合成實驗.這樣編排后,每一次實驗的產率、純度都會影響下一次實驗是否能正常進行,學生就必須認真對待、精心操作,提高了學生的綜合實驗能力.(4)對比式教學.在實驗的編排中,我們還引入對比實驗,例如苯佐卡因的合成,分別以對硝基甲苯和對甲苯胺兩種不同原料作為起始原料進行制備,學生在完成2個實驗項目后,可以通過物料用量、反應條件、收率等進行成本核算,比較工藝路線差異,拓展了學習深度.

2．4實驗試劑和產品多向共享

在有機化學實驗教學改革實踐中,我們為實驗產品尋找到用途.對于系列實驗,每一步實驗的產品都是下一步實驗的原料,而對于最終制備的產品,可用于其他課程教學中.例如制備所得的苯佐卡因、阿司匹林、對乙酰氨基酚等可用于藥物分析等課程的實驗教學環節,而甲基橙則可用于分析化學滴定實驗教學中.又例如制備出的肥皂可用于實驗室器皿的洗滌,不但減少了試劑的浪費、降低了實驗教學成本,還培養了學生勤儉節約的良好習慣.學生自己的實驗成果能夠得到實際應用,也激發了學習熱情和自信心.

2．5引入實驗新技術,合理調整教學安排

在有機化學實驗教學中難免有耗時較長的實驗.在單次實驗學時不充裕時,我們探索將有機化學實驗微量化,使某些化學反應的反應時間縮短.例如進行乙酰氨基酚和阿司匹林的合成實驗,由于采用了微量化實驗,大大節約了時間.在實驗課上,學生如果實驗失敗或者要考察反應條件,可以重復進行實驗,而不像常量實驗那樣在一次實驗失敗后沒有時間補做.通過這種微量化實驗,既節約了時間和試劑,又充分鍛煉了學生的實踐技能.而對于基本操作實驗,例如色譜分析實驗,通過減少試劑、色譜填料的用量和層析柱大小并適當調整,盡量完整地呈現整個操作過程,實踐中也收到了良好的效果.但盡管如此,有些實驗課的學時仍需適當增加.

3結語

實驗實訓教學是高等職業教育的重點和特色所在,在高端技能型人才培養中占據重要地位.通過教學改革,旨在培養學生掌握實驗基本技能和方法、培養學生的工作實踐能力.筆者通過對有機化學實驗多方面教學改革的探索,在化學制藥類高端技能型人才培養中取得了良好的效果.隨著科學技術的發展和社會對高端技能型人才需求的增加,職業教育中的有機化學實驗的教學亦需要不斷改革和創新.

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作者：劉克建 文家新 屈琦超 張天 單位：重慶工業職業技術學院化學與制藥工程學院